DE102019118755A1 - Gearbox with a roller bearing - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Getriebe beschrieben, das ein Gehäuse und eine Welle mit einem Stirn- oder Kegelrad umfasst. Des Weiteren umfasst das Getriebe ein Wälzlager, das über einen Innenring mit der Welle und über einen Außenring mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Welle ist derart angeordnet, dass eine dem Wälzlager zugewandte Seite des Stirn- oder Kegelrads oder eine Wellenschulter eine Anlagefläche des Innenrings berührt. Der Innenring und die Welle sind mittels eines Presssitzes miteinander verbunden, wobei der Presssitz an der dem Stirn- oder Kegelrad zugewandten ersten Seite ein höheres Übermaß aufweist, als an der von dem Stirn- oder Kegelrad abgewandten zweiten Seite.A transmission is described which comprises a housing and a shaft with a spur or bevel gear. Furthermore, the gearbox comprises a roller bearing that is connected to the shaft via an inner ring and to the housing via an outer ring. The shaft is arranged such that a side of the spur or bevel gear facing the roller bearing or a shaft shoulder touches a contact surface of the inner ring. The inner ring and the shaft are connected to one another by means of a press fit, the press fit having a greater oversize on the first side facing the spur or bevel gear than on the second side facing away from the spur or bevel gear.
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, z.B. für ein Achsgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Presssitz für ein Wälzlager eines Getriebes.The invention relates to a transmission, e.g. for an axle drive of a motor vehicle. In particular, the invention relates to a press fit for a roller bearing of a transmission.
Ein Fahrzeug weist typischerweise unterschiedliche Getriebe auf, um das von einem Antriebsmotor generierte Drehmoment auf ein oder mehrere angetriebene Räder des Fahrzeugs zu übertragen. Insbesondere kann ein Fahrzeug ein (Hinter- oder Vorder-) Achsgetriebe aufweisen, das eingerichtet ist, das an einer Eingangswelle des Achsgetriebes bereitgestellte Drehmoment auf ein oder mehrere Achsen des Fahrzeugs zu übertragen.A vehicle typically has different transmissions in order to transmit the torque generated by a drive motor to one or more driven wheels of the vehicle. In particular, a vehicle can have a (rear or front) axle drive which is set up to transmit the torque provided on an input shaft of the axle drive to one or more axles of the vehicle.
Ein Getriebe kann eine Eingangswelle mit einem Ritzelkopf aufweisen, der auf das Tellerrad einer Ausgangswelle (z.B. einer Achse des Fahrzeugs) einwirkt. Die Eingangswelle ist durch zumindest ein Wälzlager (typischerweise zwei oder mehr Wälzlager) an dem Gehäuse des Getriebes gelagert. Insbesondere kann ein Wälzlager in unmittelbarer Nähe zu dem Ritzelkopf der Eingangswelle angeordnet sein. Dabei kann es, insbesondere bei einer wiederholt hohen Belastung des Getriebes, zu einem Verschleiß der ein oder mehreren Wälzlager, insbesondere des Wälzlagers am Ritzelkopf, kommen.A gearbox can have an input shaft with a pinion head that acts on the ring gear of an output shaft (e.g. an axle of the vehicle). The input shaft is mounted on the housing of the transmission by at least one roller bearing (typically two or more roller bearings). In particular, a roller bearing can be arranged in the immediate vicinity of the pinion head of the input shaft. This can lead to wear of the one or more roller bearings, in particular the roller bearing on the pinion head, especially when the transmission is repeatedly subjected to high loads.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Verschleiß eines Wälzlagers eines Getriebes, insbesondere eines Achsgetriebes eines Fahrzeugs, in effizienter und zuverlässiger Weise zu reduzieren.The present document is concerned with the technical task of reducing the wear of a rolling bearing of a transmission, in particular an axle drive of a vehicle, in an efficient and reliable manner.
Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The task is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described in the dependent claims, among others. It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to the technical teachings described in the description, which can form an invention that is independent of the features of the independent patent claims.
Gemäß einem Aspekt wird ein Getriebe beschrieben. Das Getriebe kann insbesondere dazu ausgebildet sein, in einem Fahrzeug ein Antriebsmoment des Fahrzeugs zu übertragen. Insbesondere kann das Getriebe ein (Hinter- oder Vorder-) Achsgetriebe eines (Kraft-) Fahrzeugs sein.According to one aspect, a transmission is described. The transmission can in particular be designed to transmit a drive torque of the vehicle in a vehicle. In particular, the transmission can be a (rear or front) axle transmission of a (motor) vehicle.
Das Getriebe umfasst ein (metallisches) Gehäuse, das ausgebildet sein kann, die Komponenten des Getriebes zu umschließen und somit vor Umwelteinflüssen zu schützen. Des Weiteren umfasst das Getriebe eine Welle mit einem Stirn- oder Kegelrad. Dabei kann der Kopf der Welle als ein Kegelrad ausgebildet sein. Man spricht in diesem Fall von einem Ritzelkopf.The transmission comprises a (metallic) housing which can be designed to enclose the components of the transmission and thus protect them from environmental influences. The transmission also includes a shaft with a spur or bevel gear. The head of the shaft can be designed as a bevel gear. In this case one speaks of a pinion head.
Das Getriebe umfasst meist eine weitere (andere) Welle mit einem weiteren Stirn- oder Kegelrad (z.B. einem Tellerrad). In diesem Fall kann das Getriebe ausgebildet sein, ein Drehmoment von der Welle zu der anderen Welle zu übertragen und/oder von der anderen Welle zu der Welle umgekehrt. Die Welle kann z.B. eine Eingangswelle des Getriebes und die andere Welle kann eine Ausgangswelle des Getriebes sein. Das Getriebe kann ausgebildet sein, ein Drehmoment von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle zu übertragen. Zu diesem Zweck können die Stirn- oder Kegelräder der Wellen ausgebildet sein, (direkt oder indirekt) mechanisch aufeinander einzuwirken. Beispielsweise können die Stirn- oder Kegelräder ausgebildet sein, ineinander zu verzahnen.The gearbox usually includes another (different) shaft with another spur or bevel gear (e.g. a crown gear). In this case, the transmission can be designed to transmit a torque from the shaft to the other shaft and / or vice versa from the other shaft to the shaft. For example, the shaft can be an input shaft of the transmission and the other shaft can be an output shaft of the transmission. The transmission can be designed to transmit a torque from the input shaft to the output shaft. For this purpose, the spur or bevel gears of the shafts can be designed to act mechanically on one another (directly or indirectly). For example, the spur or bevel gears can be designed to mesh with one another.
Des Weiteren umfasst das Getriebe ein Wälzlager, das über einen Innenring (fest) mit der Welle und über einen Außenring (fest) mit dem Gehäuse verbunden ist. Zwischen dem Innenring und dem Außenring sind typischerweise Wälzkörper angeordnet, um eine Relativbewegung zwischen Innenring und Außenring zu ermöglichen. Die Welle mit dem Stirn- oder Kegelrad kann dabei derart angeordnet sein, dass die dem Wälzlager zugewandte Seite des Stirn- oder Kegelrads die dem Stirn- oder Kegelrad zugewandte Anlagefläche des Innenrings berührt. Die Anlagefläche kann dabei in einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse der Welle verlaufen.The gearbox also includes a roller bearing which is connected to the shaft via an inner ring (fixed) and to the housing via an outer ring (fixed). Rolling bodies are typically arranged between the inner ring and the outer ring in order to enable a relative movement between the inner ring and the outer ring. The shaft with the spur or bevel gear can be arranged in such a way that the side of the spur or bevel gear facing the roller bearing contacts the contact surface of the inner ring facing the spur or bevel gear. The contact surface can run in a plane perpendicular to the axis of rotation of the shaft.
Wenn das Getriebe betrieben wird, insbesondere wenn über die Welle des Getriebes ein Drehmoment übertragen wird, kann es zu einer Relativbewegung zwischen dem Stirn- oder Kegelrad der Welle und der Anlagefläche des Innenrings des Wälzlagers kommen. Diese Relativbewegung kann zu einem Verschleiß des Innenrings und als Folge daraus zu einer Geräuschentwicklung bei Betrieb des Getriebes kommen.When the transmission is operated, especially when a torque is transmitted via the shaft of the transmission, there may be a relative movement between the spur or bevel gear of the shaft and the contact surface of the inner ring of the roller bearing. This relative movement can lead to wear on the inner ring and, as a consequence, to noise development during operation of the transmission.
Alternativ oder ergänzend kann die Welle eine Wellenschulter aufweisen, wobei die Welle in dem Bereich des Innenrings einen kleineren Durchmesser aufweist als in einem sich direkt an das Wälzlager anschließenden Bereich. Der sich direkt an das Wälzlager anschließende Bereich kann dabei dem Stirn- oder Kegelrad zugewandt sein. Die Welle kann dann derart angeordnet sein, dass die dem Wälzlager zugewandte Seite der Wellenschulter die der Wellenschulter zugewandte Anlagefläche des Innenrings berührt. Die Anlagefläche kann in einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse der Welle verlaufen.Alternatively or in addition, the shaft can have a shaft shoulder, the shaft having a smaller diameter in the area of the inner ring than in an area directly adjoining the roller bearing. The area directly adjoining the roller bearing can face the spur or bevel gear. The wave can then be arranged such that the side of the shaft shoulder facing the roller bearing contacts the bearing surface of the inner ring facing the shaft shoulder. The contact surface can run in a plane perpendicular to the axis of rotation of the shaft.
Wenn das Getriebe betrieben wird, insbesondere wenn über die Welle des Getriebes ein Drehmoment übertragen wird, kann es zu einer Relativbewegung zwischen der Wellenschulter und der Anlagefläche des Innenrings des Wälzlagers kommen. Diese Relativbewegung kann zu einem Verschleiß des Innenrings und als Folge daraus zu einer Geräuschentwicklung bei Betrieb des Getriebes kommen.When the gearbox is operated, in particular when a torque is transmitted via the shaft of the gearbox, a relative movement can occur between the shaft shoulder and the contact surface of the inner ring of the roller bearing. This relative movement can lead to wear on the inner ring and, as a consequence, to noise development during operation of the transmission.
Der Innenring und die Welle können mittels eines Presssitzes miteinander verbunden sein. Dabei kann der Presssitz an der dem Stirn- oder Kegelrad und/oder der Wellenschulter zugewandten ersten Seite ein höheres Übermaß aufweisen als an der von dem Stirn- oder Kegelrad und/oder der Wellenschulter abgewandten zweiten Seite. The inner ring and the shaft can be connected to one another by means of a press fit. The press fit on the first side facing the spur or bevel gear and / or the shaft shoulder can have a greater oversize than on the second side facing away from the spur or bevel gear and / or the shaft shoulder.
Der Presssitz kann somit in axialer Richtung der Welle ein sich änderndes Übermaß aufweisen. Dabei kann das Übermaß des Presssitzes ausgehend von der ersten Seite des Presssitzes innerhalb des Presssitzes in ein oder mehreren Stufen reduziert werden. Alternativ oder ergänzend kann das Übermaß des Presssitzes ausgehend von der ersten Seite innerhalb des Presssitzes fließend, z.B. linear, reduziert werden.The interference fit can thus have a changing oversize in the axial direction of the shaft. Starting from the first side of the press fit within the press fit, the excess of the press fit can be reduced in one or more stages. Alternatively or in addition, the excess of the press fit can be reduced smoothly, e.g. linearly, starting from the first side within the press fit.
Durch die Verwendung eines Presssitzes mit variablem Durchmesser bzw. Übermaß kann der Halte- bzw. Haftpunkt zwischen dem Innenring und der Welle zu der ersten Seite (d.h. zu dem Kopf der Welle) hin verlagert werden, wodurch das Ausmaß der Relativbewegung zwischen Anlagefläche des Innenrings und Stirn- oder Kegelrad bzw. Wellenschulter der Welle und somit das Ausmaß des Verschleißes des Innenrings reduziert werden können.By using a press fit with a variable diameter or oversize, the holding point or adhesion point between the inner ring and the shaft can be shifted to the first side (ie to the head of the shaft), whereby the extent of the relative movement between the contact surface of the inner ring and Spur gear or bevel gear or shaft shoulder of the shaft and thus the extent of wear on the inner ring can be reduced.
Der Presssitz kann derart ausgebildet sein, dass der Halte- bzw. Haftpunkt zwischen dem Innenring und der Welle näher an der ersten Seite als an der zweiten Seite des Presssitzes angeordnet ist. Der Innenring kann entlang der Rotationsachse der Welle eine Ausbreitung von R (z.B. R zwischen 1cm und 5cm) aufweisen. Der Presssitz kann derart ausgebildet sein, dass der Halte- bzw. Haftpunkt in axialer Richtung der Welle um höchstens k*R von der Anlagefläche beabstandet ist, mit k gleich 0,1 oder weniger, oder 0,05 oder weniger. So kann der Verschleiß des Innenrings in besonders zuverlässiger Weise reduziert werden.The press fit can be designed in such a way that the holding or adhesive point between the inner ring and the shaft is arranged closer to the first side than to the second side of the press fit. The inner ring can have a spread of R (e.g. R between 1cm and 5cm) along the axis of rotation of the shaft. The press fit can be designed in such a way that the holding or sticking point is spaced apart from the contact surface by at most k * R in the axial direction of the shaft, with k being 0.1 or less, or 0.05 or less. In this way, the wear on the inner ring can be reduced in a particularly reliable manner.
Die Welle kann an der ersten Seite des Presssitzes einen höheren Durchmesser aufweisen als an der von dem Stirn- oder Kegelrad bzw. von der Wellenschulter abgewandten zweiten Seite des Presssitzes. Dabei kann der Durchmesser der Welle ausgehend von der ersten Seite des Presssitzes innerhalb des Presssitzes in ein oder mehreren Stufen abnehmen. Alternativ oder ergänzend kann sich der Durchmesser der Welle ausgehend von der ersten Seite des Presssitzes konisch innerhalb des Presssitzes verjüngen. So kann in effizienter Weise ein Presssitz mit einem variablen Übermaß bereitgestellt werden.The shaft can have a larger diameter on the first side of the press fit than on the second side of the press fit facing away from the spur or bevel gear or from the shaft shoulder. Starting from the first side of the press fit, the diameter of the shaft can decrease within the press fit in one or more stages. Alternatively or additionally, the diameter of the shaft can taper conically within the press fit starting from the first side of the press fit. A press fit with a variable oversize can thus be provided in an efficient manner.
Alternativ oder ergänzend kann der Innenring an der ersten Seite des Presssitzes einen kleineren Innendurchmesser aufweist als an der von dem Stirn- oder Kegelrad bzw. von der Wellenschulter abgewandten zweiten Seite des Presssitzes. Dabei kann der Innendurchmesser des Innenrings ausgehend von der ersten Seite des Presssitzes innerhalb des Presssitzes in ein oder mehreren Stufen zunehmen. Alternativ oder ergänzend kann der Innendurchmesser des Innenrings ausgehend von der ersten Seite des Presssitzes innerhalb des Presssitzes konisch zunehmen. So kann in effizienter Weise ein Presssitz mit einem variablen Übermaß bereitgestellt werden.As an alternative or in addition, the inner ring can have a smaller inner diameter on the first side of the press fit than on the second side of the press fit facing away from the spur or bevel gear or from the shaft shoulder. The inner diameter of the inner ring can increase in one or more stages starting from the first side of the press fit within the press fit. Alternatively or additionally, the inner diameter of the inner ring can increase conically within the press fit starting from the first side of the press fit. A press fit with a variable oversize can thus be provided in an efficient manner.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das das in diesem Dokument beschriebene (Achs-) Getriebe umfasst.According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which comprises the (axle) transmission described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the devices and systems described in this document can be combined with one another in diverse ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in diverse ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1a beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; -
1 b ein beispielhaftes Achsgetriebe in einer ersten Ansicht; -
1c ein beispielhaftes Achsgetriebe in einer zweiten Ansicht; -
1d ein beispielhaftes Wälzlager zur Lagerung einer Welle des Getriebes; -
2 beispielhafte Kräfte, die auf das Wälzlager wirken; -
3a ein Beispiel für einen Wälzlagerpresssitz mit variablem Durchmesser bzw. mit variablem Übermaß; und -
3b ein weiteres Beispiel für einen Wälzlagerpresssitz mit variablem Durchmesser bzw. mit variablem Übermaß.
-
1a exemplary components of a vehicle; -
1 b an exemplary axle drive in a first view; -
1c an exemplary axle drive in a second view; -
1d an exemplary roller bearing for mounting a shaft of the transmission; -
2 exemplary forces acting on the rolling bearing; -
3a an example of a rolling bearing press fit with a variable diameter or with a variable oversize; and -
3b Another example of a roller bearing press fit with a variable diameter or with a variable oversize.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zuverlässigen Reduzierung des Verschleißes eines Wälzlagers eines Getriebes. In diesem Zusammenhang zeigt
Das Achsgetriebe
Das Achsgetriebe
Bei einer relativ hohen Belastung des Achsgetriebes
Der Verschleiß kann durch eine Verringerung der Relativbewegung zwischen dem Ritzelkopf
Der Haftpunkt
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann der Haftpunkt
Es sei darauf hingewiesen, dass die in diesem Dokument beschriebenen Aspekte in analoger Weise für eine Welle
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed devices and systems.
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